大工春可編程控制器大作業(yè)題目及要求答案

1、網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院可編程控制器大作業(yè)題 目:三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制學(xué)習(xí)中心：層次：高起專支業(yè)：電力系統(tǒng)白動化技術(shù)年級：2015年春季學(xué)號：學(xué)生姓名：題目一：三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計要求：(1)首先對可編程序控制器(PLQ的產(chǎn)生與發(fā)展、主要性能指標(biāo)、分類、特點、功能與應(yīng)用領(lǐng)域等進(jìn)行簡要介紹；(2) 選用西門子S7 200系列PLG設(shè)計出能對三相異步電動機進(jìn) 行正反轉(zhuǎn)控制的主電路和繼電器控制電路圖；(3) 對輸入輸出繼電器及其它編程元件的地址進(jìn)行分配，畫出 I/O 口接線圖，列出PLC控制程序(梯形圖進(jìn)行截圖，語句表可直接拷 貝)并對程序作出解釋；(4) 總結(jié)：需要說明的問題以及設(shè)計的心得體會。三

2、相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制1可編程序控制器PLC的概況1.1 PLC的定義早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路，采用存儲器程序指令完成順序控 制而設(shè)計的。它僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，采用開關(guān)量控制，實際只能進(jìn)行邏 輯運算，所以稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC (Programmable Logic Controller)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，采用了 16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成PLC使得可編程邏輯 控制器在概念、設(shè)計、性能上都有了新的突破。采用微處理器之后，這種控制器的功能不再局限丁當(dāng)初的邏輯運算，增加了數(shù)值運算、模擬量的處理、通信等功能，成為真正意義上的可編程控制器(Progr

3、ammable Controller )，簡稱為PG但是為了與個人計算機PC (Personal Computer )相區(qū)別，長將可編程控制器仍成為 PLC隨著可編程控制器的不斷發(fā)展，其定義也在不斷變化。國際電工委員會( IEC)曾 丁 1982年11月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月發(fā)表了第二稿，1987 年2月乂頒布了第三稿。1987年頒布的可編程控制器的定義如下：“可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置， 是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運算、順序 控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的

4、輸入、輸出，控制各種 類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易丁工業(yè)控制系統(tǒng) 形成一個整體、易丁擴展其功能的原則設(shè)計。1.2 PLC的工作原理PLC實質(zhì)上是一種專用與工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相近，在 結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式(模塊式)兩種，固定式 PLC包括CPU, I/O板，顯示面 板，內(nèi)存塊，電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。 模塊式PLC包括CPU莫塊， I/O模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。 按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理，可編程控制器系統(tǒng)由傳感器，可編程控制器和執(zhí)行 器組成，可編程控制器通過

5、循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制任務(wù)， 其操作過程如上圖1所示。PLC輸入模塊的輸入信號狀態(tài)與傳感器信號相對應(yīng),為傳感器信號經(jīng)過隔離和濾波后的 有效信號。開關(guān)量輸入電路通過識別傳感器 0、1電平，識別開關(guān)的通斷。接闋幽場信甘LCCPU在每個掃 信號狀態(tài)，并區(qū)域；CPU根 處理的結(jié)果送的功能，但是 定的負(fù)載驅(qū)動輸 入 接 口部 件操作過描周訕將其狀態(tài)送入到輸據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器 到輸出映像寄存器?，F(xiàn)代的PLC已經(jīng)具備相對丁卅關(guān)量的處理較復(fù)雜一些。PLC輸接口部件輸出驅(qū)動受控原件描輸入模塊的入映像寄存器 信號，并將其 了處理模擬量 出模塊具有一能力，在額定負(fù)載以內(nèi)，直接

6、和負(fù)載相連，可以驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出， 一直循環(huán)掃描工作。1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為以下幾類：(1) 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，乂可用于多機群控制及自動化流水線。如電 梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2) 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連

7、續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC能處理模擬信號，PLC廠家生產(chǎn)有配套的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，使PLC 可用于模擬量控制。(3) 運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。 從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用開關(guān)量I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在可使用專門的運動控制模塊。廣泛的運用于各種 機床、機械、機器人、電器等場合。(4) 過程控制這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC能編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID控制時一股閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場

8、合有非常廣泛的應(yīng)用(5) 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC*有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成 數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較。一般用于大型 系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。(6) 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。在工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā) 展加快前提下，廠家都十分重視 PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通訊十分方便。1.4 PLC的發(fā)展趨勢1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC首先研制出第一臺符合要求的控制器，即可編 程邏輯控制器，并在美國 GE公司的汽車自動裝配上試用獲得成功。此后，這項技術(shù)迅 速發(fā)展

9、，從美國、日本、歐洲普及到全世界?？偟膩碚f發(fā)展趨勢如下：(1) 向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高 PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響 應(yīng)速度和更大的儲存容量。(2) 向超大型、超小型兩個方向發(fā)展。以適應(yīng)不同類型的自動控制系統(tǒng)的需要。(3) PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信功能。為了擴大適用范圍，廠家還制定了 通用的通信彼岸準(zhǔn)，已構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(4) 增強外部故障的檢測與處理能力。 外部故障的幾率很大，因此，PLC廠家致力丁 研制、發(fā)展用丁檢測外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性(5) 編程語言多樣化。PLC結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時,PLC的編程語言也越來越豐富。多種語 言

10、并存、互補與發(fā)展是PLCH步的一種趨勢。2三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的特點與應(yīng)用2.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的特點2.1.1三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的主、控制電路1. 主電路 如圖2-1主電路接觸器KM1 KM濟別閉合，完成換相實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。KM1 KM小能同時閉合，否則，會造成主電路兩相短路。電路用 FR實現(xiàn)過載保護(hù)。2. 控制電路 控制電路實質(zhì)是由兩條并聯(lián)的啟動支路組成，但為了生產(chǎn)、安全的需要 乂在各支路中輔加了制約觸頭。圖 2-1三相異步電動機繼電器接觸器控制電路2.1.2制電路特點及應(yīng)用分析1. 接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路如圖2-1,右部分是其控制電路,它由兩條啟動支路構(gòu)

11、成,且在對方支路中相互申 聯(lián)上彼此的常閉輔助觸頭，使一接觸器線圈得電吸合后另一個接觸器因所申聯(lián)的常閉 輔助觸頭斷開而受到制約無法得電，保證了 KM1, KM2不能同時得電，從而可靠地避免 了兩相電源短路事故的發(fā)生，電路安全、可靠。這種在一個接觸器得電動作時通過其常 閉輔助觸頭使另一個接觸器不能得電動作的作用稱為聯(lián)鎖或互鎖。該電路要改變電動機的轉(zhuǎn)向必須先按下停止按鈕使接觸器失電，各觸頭斷開恢復(fù)原狀解除聯(lián)鎖，再按下反 轉(zhuǎn)啟動按鈕，電動機才能反轉(zhuǎn)。2. 按鈕聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路如圖2-1右圖，它將圖左中的正、反轉(zhuǎn)控制按鈕 SB1、SB2換成復(fù)合按鈕，用對應(yīng) 的常閉觸頭代替接觸器相應(yīng)的常閉輔助觸頭構(gòu)成聯(lián)

12、鎖完成正反轉(zhuǎn)控制。 這樣電動機改變 轉(zhuǎn)向時，可直接按下反轉(zhuǎn)相對于另一轉(zhuǎn)向按鈕即可 ，而不必先按停止按鈕，同時保證 了兩個接觸器KM1 KM賤圈不會同時得電閉合。例如，KM1吸合電動機正轉(zhuǎn)時，按下反 轉(zhuǎn)按鈕SB2,申聯(lián)在KM俄圈支路中SB2的常閉觸頭先斷開，使KM俄圈失電，其主觸 頭、自鎖輔助觸頭斷開，電動機斷電但仍慣性運轉(zhuǎn)。SB2按下后經(jīng)過一定的行程，其常 開觸頭閉合，接通反轉(zhuǎn)控制電路，電動機反轉(zhuǎn)。3. 按鈕與接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路的應(yīng)用分析接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路適用于重載拖動的機床等不能或不需要由一個轉(zhuǎn)向立 即換為另一個轉(zhuǎn)向的機械設(shè)備，以減小換相對設(shè)備的機械沖擊力和電機繞組受到的反 接

13、電流沖擊，起到保護(hù)設(shè)備，延長其使用壽命的作用。而按鈕聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路雖操作方便，但安全欠佳，不可靠。例如，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸 器KM秘合后主觸頭發(fā)生熔焊或動鐵芯被雜物卡住等故障時，即使線圈失電，主觸頭也 無法分開，這時若按下反轉(zhuǎn)按鈕，SB2, KM2得電動作，主觸頭閉合造成電源兩相短路。 2.2交流接觸器的正反轉(zhuǎn)自動控制線路工作過程及分析當(dāng)通電以后，按下SB2 KM1接通電動機開始正轉(zhuǎn)，同時 KM1常開開關(guān)閉合，實現(xiàn) 自鎖，常閉開關(guān)斷開，KM1也閉合，所以KT1開始計時，30秒后，KT1的常開開關(guān)閉 合，同時KM鍛合，KM衡閉開關(guān)斷開,KM1 亭止工作,KM1常開開關(guān)斷開,KM2開開 關(guān)閉合，實現(xiàn)自

14、鎖，電動機開始反轉(zhuǎn)，KT2開始計時，當(dāng)計時到30秒之后,KT2的常開 閉合，KM2接通，吸合，如此反復(fù)，實現(xiàn)三相異步電動機延時正反轉(zhuǎn)的控制，從而帶動 機器的正反轉(zhuǎn)。達(dá)到延時停車的控制。其操作簡便、安全易丁控制。2.3 PLC的選擇PLC高性能小型可編程控制器，具有較高的性價比，應(yīng)用廣泛。它不僅具備了以往 的小型PLC所具有的功能，而且還可連接可編程控制終端，盡可能使安裝空間最小化， 并實現(xiàn)了具有2點-7點輸入輸出點數(shù)的彈性構(gòu)成，為了節(jié)省節(jié)點的個數(shù)，它們采用整體 式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。只有選擇了符合要求的產(chǎn)品才能達(dá)到既可靠乂經(jīng)濟的 要求，西門子公司S7-200系列的PLC適合本次實驗的要

15、求，因此我們選擇西門子列型 號的可控制編程器。圖2-2交流接觸器的正反轉(zhuǎn)自動控制線路2.4輸入輸出定義根據(jù)對控制任務(wù)的分析，我們將輸入輸出定義如下表2.1所示：起動按鈕SB1接丁輸入繼電器I0.0端，反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2,接丁輸入繼電器I0.1端，停 止按鈕SB3接丁輸入繼電器I0.2端 正轉(zhuǎn)接觸器接丁輸出繼電器 Q0.0端； 反轉(zhuǎn)接觸器接丁輸出繼電器 Q0.1端。表2.1輸入輸出對應(yīng)表硬件名稱啟動按鈕停止按鈕反轉(zhuǎn)按鈕正轉(zhuǎn)接觸器反轉(zhuǎn)接觸器硬件符號名稱SB1SB3SB2KM1KM2對應(yīng)地址I0.0I0.2I0.1Q0.0Q0.1輸出端的電源為交流220V。2.5輸入輸出接線圖三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的控制要求，本模塊所用的器件有： PLC控制單元，正轉(zhuǎn)起動按 鈕SB1,反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2停止按鈕SB3交流接觸器KM1 KM2。此外為了防止主電 路短路KM1 KM圳硬件上互鎖。輸入/輸出端口接線如下圖所示：圖2-3 PLC外部接線圖1.梯形圖程序2.語句表程序LD I0.0O Q0.0AN I0.2AN I0.1AN Q0.1=Q0.0LD I